2018年高中物理 第一章 静电场 1.5 电场力性质的定性描述——电场线学案 新人教版选修3-1.doc

电场力性质的定性描述电场线一、考点突破：知识点考纲要求题型说明电场力性质的定性描述电场线 1. 掌握电场线的概念及特征；2. 熟练掌握各种电场的电场线分布；3. 能熟练利用电场线分析解决问题。选择题本知识点属于高频考点，形象化电场，电场力性质的另一种描述，考查方式以电场线为依据对比不同电荷电场的分布、粒子在电场中的受力及运动情况为主。二、重难点提示： 重点：1. 掌握电场线的概念及特征； 2. 熟练掌握各种电场的电场线分布。 难点：利用电场线分析解决问题。一、电场线1. 定义：为了直观形象地描述电场中各点电场强度的大小及方向，在电场中画出一系列的曲线，使曲线上各点的切线方向表示该点的电场强度方向，曲线的疏密表示电场强度的大小。2. 特点：（1）电场线从正电荷或无限远处出发，终止于负电荷或无限远处；（2）电场线在电场中不相交不相切；（3）在同一电场里，电场线越密的地方场强越大；（4）电场线上某点的切线方向表示该点的场强方向。二、几种典型电场的电场线分布及特点（1）（2）匀强电场（3）点电荷与金属板间的电场（4）两个等量点电荷电场的分布等量同种点电荷和等量异种点电荷的电场线的比较比较项目等量异种点电荷等量同种点电荷电场线分布图连线中点O处的场强连线上O点场强最小，指向负电荷一方为零连线上的场强大小（从左到右）沿连线先变小，再变大沿连线先变小，再变大沿中垂线由O点向外场强大小O点最大，向外逐渐减小O点最小，向外先变大后变小关于O点对称的A与A、B与B的场强等大同向等大反向例题1 如图所示，两个带等量负电荷的小球A、B（可视为点电荷），被固定在光滑的绝缘水平面上，P、N是小球A、B连线的水平中垂线上的两点，且POON，现将一个电荷量很小的带正电的小球C（可视为质点）从P点由静止释放，在小球C向N点运动的过程中，下列关于小球C的说法可能正确的是 （）A. 速度先增大，再减小B. 速度一直增大C. 加速度先增大再减小，过O点后，加速度先减小再增大D. 加速度先减小，再增大思路分析：在AB的中垂线上，从无穷远处到O点，电场强度先变大后变小，到O点变为零，故正电荷受库仑力沿连线的中垂线运动时，电荷的加速度先变大后变小，速度不断增大，在O点加速度变为零，速度达到最大；由O点到无穷远处时，速度变化情况与另一侧速度的变化情况具有对称性，如果P、N相距很近，则加速度先减小，再增大。答案：AD例题2 如图所示，a、b两点处分别固定有等量异种点电荷Q和Q，c是线段ab的中点，d是ac的中点，e是ab的垂直平分线上的一点，将一个正点电荷先后放在d、c、e点，它所受的电场力分别为Fd、Fc、Fe，则下列说法中正确的是 （）A. Fd、Fc、Fe的方向都是水平向右B. Fd、Fc的方向水平向右，Fe的方向竖直向上C. Fd、Fe的方向水平向右，Fc0D. Fd、Fc、Fe的大小都相等思路分析：根据场强叠加原理，等量异种点电荷连线及中垂线上的电场线分布如图所示，d、c、e三点场强方向都是水平向右，由正点电荷在各点受电场力方向与场强方向相同可知A正确，B、C错误；连线上场强由A到B先减小后增大，中垂线上由O到无穷远处逐渐减小，因此O点场强是连线上最小的（但不为0），是中垂线上最大的，故FdFcFe，故D错误。答案：A例题3 把两个带电荷量分别为q和q的点电荷放在x轴上，相距为L，能正确反映两电荷连线上场强大小E与x关系的图象是（）思路分析：越靠近两电荷的地方场强越大，两等量异种点电荷连线的中点处场强最小，但不是零，B、D错；两电荷的电荷量大小相等，场强大小关于中点对称分布，C错，应选A。答案：A【易错警示】电场线与电荷运动的轨迹（1）电荷运动的轨迹与电场线一般不重合。若电荷只受电场力的作用，在以下条件均满足的情况下两者重合：电场线是直线。电荷由静止释放或有初速度，且初速度方向与电场线方向平行。（2）由粒子运动轨迹判断粒子运动情况：粒子受力方向指向轨迹的内侧，且与电场线相切。由电场线的疏密判断加速度大小。由电场力做功的正负判断粒子动能的变化。满分训练：如图所示为某一点电荷所形成电场中的一簇电场线，a、b、c三条虚线为三个带电粒子以相同的速度从O点射入电场后的运动轨迹，其中b虚线为一圆弧，AB的长度等于BC的长度，且三个粒子的电荷量大小相等，不计粒子重力，则以下说法正确的是（）A. a一定是正粒子的运动轨迹，b和c一定是负粒子的运动轨迹B. a粒子速度减小，b粒子速度大小不变，c粒子速度增大C. a虚线对应的粒子的加速度越来越小，c虚线对应的粒子的加速度越来越大，b虚线对应的粒子的加速度大小不变D. b虚线对应的粒子的质量大于c虚线对应的粒子的质量思路分析：由于电场线没有明确方向，因此无法确定三个带电粒子的电性；a、c两个粒子速度和力的夹角小于90度，故速度增加，b粒子速度与力垂直大小不变；根据电场线的疏密程度可知，a虚线对应的粒子的加速度越来越小，c虚线对应的粒子的加速度越来越大，b虚线对应的粒子的加速度大小不变，故C选项正确；由于b虚线对应的带电粒子所做的运动为匀速圆周运动，而c虚线对应的粒子在不断地向场源电荷运动，b虚线对应的带电粒子Eqmb，而c虚线对应的带电粒子满足关系式Eqmc，即mbmc，故D选项正确。答案：CD